# ノイズキャンセリングのしくみ：騒音をさらに音で打ち消す

> ノイズキャンセリングのヘッドホンは騒音を遮っているのではありません。正反対の波を足して、ほぼ静かにしています。外側のマイクが騒音を聞き、チップが反転させ、スピーカーが鳴らす。その時間は数十マイクロ秒。内側のマイクが残りを直します。数字はすべて出典つきの、49 秒の解説動画です。

- URL: https://oliverz.dev/ja/videos/noise-cancelling
- Author: Oliver Zhang (https://oliverz.dev)
- Language: ja
- Published: 2026-11-01
- Tags: audio, how-it-works, explainer
- Video: https://www.youtube.com/shorts/aywLhNwXALU

> **要点：** ノイズキャンセリングのヘッドホンは騒音を遮るのではなく、さらに音を足しています。音は気圧が高くなったり低くなったりする波です。そのちょうど逆、高いところで低くなる波を足すと、2 つは打ち消し合ってほぼ静かになります。イヤーカップの外側のマイクがやってくる騒音を聞き、チップがそれを上下反転させ、スピーカーが鏡像の波を鳴らします。これをすべて、騒音そのものが耳に届くまでの数十マイクロ秒のうちに行います。内側の 2 つ目のマイクが残った音を確かめて補正します。この競争があるので、一定の低いうなりには最もよく効き、声や突然の音にはずっと効きにくく、そうした音はイヤーパッドで遮るしかありません。

## 音で音を打ち消す

BBC Science Focus："Noise-cancelling headphones cancel out unwanted sound by creating an opposing sound wave that mimics the noise you want to get rid of, but just 180° out of phase. This means that when one sound wave is at its highest peak, the other is at its lowest, effectively cancelling each other out. This is known as 'destructive interference'."（ノイズキャンセリングヘッドホンは、消したい騒音をまねた逆向きの音波を、位相を 180° だけずらしてつくることで、不要な音を打ち消す。つまり、一方の音波がいちばん高い山にあるとき、もう一方はいちばん低い谷にあり、実質的に互いを打ち消し合う。これを「弱め合う干渉」という。）

## 高い気圧と低い気圧が出会う

The Physics Classroom："Sound is a pressure wave that consists of compressions and rarefactions."（音は圧縮と希薄からなる圧力の波である。）圧縮は "a high-pressure region"（気圧の高い部分）、希薄は "a low-pressure region"（気圧の低い部分）です。この 2 つがちょうど重なると："The tendency of the compression to push particles together is canceled by the tendency of the rarefactions to pull particles apart; the particles would remain at their rest position as though there wasn't even a disturbance passing through them."（圧縮が粒子を押し集めようとする傾向は、希薄が粒子を引き離そうとする傾向によって打ち消される。粒子は、まるで何の乱れも通り過ぎていないかのように、静止した位置にとどまる。）こうして "two sound waves would combine to produce no sound."（2 つの音波が合わさって、音が生まれない。）

## 聞いて、反転して、鳴らす

再び The Physics Classroom："Such earphones capture sound from the environment and use computer technology to produce a second sound wave that one-half cycle out of phase."（こうしたイヤホンは周りの音を取り込み、コンピューター技術を使って、半周期ずれた 2 つ目の音波をつくる。）

BBC Science Focus は部品についてこう書いています："First, there is a microphone on the earcup to listen out for annoying external sound."（まず、イヤーカップには外からのわずらわしい音を聞き取るマイクがある。）そして "the 'out-of-phase' sound is created and then fed into the headphone speakers, along with the music you're playing."（「逆位相」の音がつくられ、再生中の音楽といっしょにヘッドホンのスピーカーに送られる。）

## 数十マイクロ秒の競争

IEEE Spectrum（2018）："having microphones located so close to the ears means commercial headphones get just tens of microseconds to process incoming sound, calculate an antinoise signal, and play it through their speakers before the sound reaches the ears."（マイクが耳のすぐ近くにあるため、市販のヘッドホンは、音が耳に届く前に、入ってきた音を処理し、反騒音の信号を計算し、スピーカーから鳴らすまでに、わずか数十マイクロ秒しか持てない。）

20 °C の空気中の音速は "v = 343 m/s" です（The Physics Classroom）。イメージとしての 2 cm なら、騒音がイヤーカップを渡るのに約 58 マイクロ秒かかります（私たちの計算：2 cm ÷ 343 m/s。イヤーカップの深さを示した出典はありません）。

## 2 つ目のマイクが残りを確かめる

SoundGuys："With feedforward technology, the noise-capturing microphones are placed on the outside of the headphones."（フィードフォワード方式では、騒音を拾うマイクはヘッドホンの外側に置かれる。）そして："With feedback ANC, the microphone is located inside the ear cup"（フィードバック方式の ANC では、マイクはイヤーカップの内側にある）、だから "You can think of feedback ANC as a self-correcting mechanism."（フィードバック方式の ANC は、自分で補正するしくみだと考えればいい。）ハイブリッド方式の ANC は "combines both feedforward and feedback microphones and processing"（フィードフォワードとフィードバックの両方のマイクと処理を組み合わせる）ものです。

## 一定のうなりにいちばん効く

時間の制約は、そのまま限界でもあります。IEEE Spectrum："Such a tight computing deadline limits the performance of most active noise-cancellation technology, setting an upper limit on the frequencies it can actively cancel. This requires many headphones to shield the wearer's ears with sound-absorbing materials for higher frequencies."（これほど厳しい計算の締め切りは、ほとんどのアクティブノイズキャンセリング技術の性能を制限し、能動的に打ち消せる周波数に上限を設ける。そのため多くのヘッドホンは、高い周波数に対しては吸音材で装着者の耳を守る必要がある。）2018 年の記事で取り上げられたある高級ヘッドセットは、"active noise-canceling range of 0 to 1 kHz"（アクティブノイズキャンセリングの範囲が 0〜1 kHz）で、"passive soundproofing material to dampen sounds in the 1- to 4-kHz range"（1〜4 kHz の音を弱める受動的な防音材）に頼っていました。

SoundGuys："Active Noise Cancellation (ANC) systems work best on droning sounds that are constant in frequency and intensity. Because quick, irregular sounds like music sounds and people talking are over with long before your headset can calculate how to cancel them, the only noise attenuation your ANC headset will offer against annoying coworkers/TV noise is simply what sound they can physically block out."（アクティブノイズキャンセリング（ANC）は、周波数も強さも一定のうなるような音にいちばんよく効く。音楽や人の話し声のような短く不規則な音は、ヘッドセットが打ち消し方を計算するよりずっと前に終わってしまうので、うるさい同僚やテレビの音に対して ANC ヘッドセットができる減音は、物理的に遮れる分だけだ。）

BBC Science Focus："It works best with lower frequencies, like transport noise"（乗り物の騒音のような、低い周波数にいちばんよく効く）。

## 静寂ではなく、静寂に近いもの

SoundGuys："you won't ever see 100% cancellation"（100% 打ち消せることは決してない）。BBC Science Focus："while it can't erase unwanted sound entirely"（不要な音を完全に消すことはできないが）。

## まとめ

1. ノイズキャンセリングは音と音の勝負：逆の波を足すと、ほぼ静かになる。
2. それは競争：騒音がイヤーカップを渡る前の数十マイクロ秒で、聞いて、反転して、鳴らす。内側のマイクが残りを補正する。
3. だから一定のうなりにはよく効き、声や突然の音には弱い。そうした音には、耳へのフィットとイヤーパッドが効く。

## 出典

- BBC Science Focus, [How do noise-cancelling headphones cancel sounds?](https://www.sciencefocus.com/science/how-do-noise-cancelling-headphones-cancel-sounds/), 2020 年 10 月 18 日
- J. Hsu, IEEE Spectrum, [New Wireless Noise-Canceling Tech Is Faster Than the Speed of Sound](https://spectrum.ieee.org/noisecanceling-techs-edge-is-faster-than-the-speed-of-sound), 2018 年 9 月 5 日
- C. Thomas, SoundGuys, [Active noise canceling (ANC) technology types explained](https://www.soundguys.com/noise-canceling-explained-28344/), 2025 年 10 月 16 日更新
- The Physics Classroom: [Interference and Beats](https://www.physicsclassroom.com/class/sound/Lesson-3/Interference-and-Beats), [The Speed of Sound](https://www.physicsclassroom.com/class/sound/Lesson-2/The-Speed-of-Sound)

動画はコードでアニメーションを作り、台本は AI の手を借りて書きました。上の引用はすべて出典で確認しています。「私たちの計算」と記した 58 マイクロ秒は、イメージとしての 2 cm をもとにした私たち自身の計算です。波形、イヤーカップの断面図とその部品、2 cm、ヘッドセットはイメージです。0〜1 kHz と 1〜4 kHz の範囲は 2018 年に報じられたある高級ヘッドセット（IEEE Spectrum）のもので、すべてのヘッドホンに当てはまるわけではありません。動画のナレーションは英語です。制作には [Shotloop](https://oliverz.dev/ja/products/shotloop) を使いました。コードで解説動画をつくり、1 ショットずつ直せる、私の無料 Mac アプリです。